糖尿病并发肺结核患者血清γ-干扰素与白细胞介素-10水平的研究

盛宇超 袁立 孟旭 陈诚 蒋伟利 赵琦

·论著·

糖尿病并发肺结核患者血清γ-干扰素与白细胞介素-10水平的研究

盛宇超 袁立 孟旭 陈诚 蒋伟利 赵琦

目的分析单纯结核病患者(TB)、糖尿病并发肺结核患者(DM-TB)、糖尿病患者(DM)以及健康人群(HC)血清γ-干扰素(IFN-γ)与白细胞介素-10(IL-10)水平的差异，探讨不同细胞因子在糖尿病并发结核病中的作用。方法选取江苏、江西两省4个县(区)2013年4月1日至2014年3月31日期间确诊的DM-TB患者71例作为DM-TB组；按照1∶1以及年龄、性别匹配的原则，选取同期诊断的涂阳TB患者71例(TB组)、社区DM患者71例(DM组)，以及社区健康人群71名(HC组)作为对照。收集研究对象的基本信息，采集血样并用酶联免疫吸附法检测血清IFN-γ和IL-10水平，进行对比分析。结果DM-TB组、TB组、DM组、HC组血清IFN-γ水平中位数(四分位数)[M(Q1～Q3)]分别为7.51(4.64～14.47)、8.76(4.26～15.03)、9.15(2.47～13.72)、2.20(1.62～6.65) ng/L，数值经对数转换后分别为2.06±0.91，2.15±1.13，1.73±1.35，1.26±1.62，各组间比较差异有统计学意义(F=6.98，P<0.01)；进一步两两比较后发现，与HC组相比，DM-TB组和TB的血清IFN-γ水平均明显增高(P值分别为0.002、<0.01)。DM-TB组、TB组、DM组、HC组血清IL-10水平[M(Q1～Q3)]分别为16.44(6.25～33.31)、14.06(4.73～25.67)、7.55(2.53～21.25)、4.64(2.66～7.67) ng/L，数值经对数转换后分别为2.67±0.99，2.20±1.59，1.63±2.02，1.58±0.99，各组间比较差异有统计学意义(F=7.96，P<0.01)；进一步两两比较发现，与DM-TB组相比，DM组和HC组的血清IL-10水平均明显降低(P值分别为0.001、<0.01)。多因素线性回归分析发现，DM-TB组患者血清IFN-γ浓度明显高于HC组(P=0.001)，男性患者血清IL-10水平明显高于女性(P=0.046)；DM-TB组血清IL-10水平明显高于DM组(P<0.01)和HC组(P<0.01)。结论DM-TB患者体内的免疫应答情况较TB患者更为复杂，较高的血清IFN-γ水平可能提示DM-TB患者体内免疫应答延迟。

结核； 糖尿病； 干扰素γ； 白细胞介素10

糖尿病(diabetesmellitus，DM)与结核病(tuberculosis，TB)关系密切，DM患者并发TB的风险是健康人群的3.11倍[1]。在低收入、TB高负担国家中，随着DM患病率的增加，TB的患病率(OR=4.70)和发病率(OR=8.6)均呈上升趋势[2-3]。有研究发现，TB患者罹患DM的风险比正常人群更高，且在并发DM后，其血糖控制较为困难[4]。TB并发DM(DM-TB)逐渐成为一个严重的公共卫生问题，但关于两种疾病并发的危险因素尚不明确。有研究表明，细胞免疫在DM-TB中起了一定的作用，T细胞介导的细胞免疫反应是机体对结核分枝杆菌感染防御的主要机制，起到关键性作用；而DM患者因为体内免疫功能受损，不能完成正常的免疫过程，从而可能导致两种疾病的发生，但其机制尚需研究[5]。γ-干扰素(IFN-γ)与白细胞介素-10(IL-10)分别通过1型辅助性T淋巴细胞(Th1)与2型辅助性T淋巴细胞(Th2)的数量及平衡状态对维持机体正常免疫功能起着重要作用[6]。本研究将通过对比DM-TB、TB、DM和健康人群的IFN-γ和IL-10的血清水平，探索DM-TB患者体内免疫应答情况。

对象和方法

1.研究对象：按照经济状况、涂阳TB报告发病率、人口分布以及参加项目的意愿，采用目的抽样法选择江苏省的新沂和睢宁县，以及江西省的兴国和南康县作为研究现场。研究对象共分为4组：(1)DM-TB组：选取2013年4月1日至2014年3月31日之间，上述4个地区TB防治定点机构新登记、确诊的涂阳肺结核患者作为研究对象，对其进行空腹血糖筛查。TB诊断标准为每例患者留取3次痰，包括即时痰、夜间痰、晨间痰，行痰涂片抗酸杆菌检查，痰涂片阳性者诊断为涂阳TB[7]。对筛查空腹血糖≥7.0 mmol/L的疑似患者进一步行糖化血红蛋白检测，糖化血红蛋白≥6.5%的患者确诊为DM-TB患者[8]，共确诊71例，包括男54例，女17例。(2)TB组：按照1∶1的匹配原则，选择同期诊断的、年龄相差5岁以内、相同诊断(初、复治)、相同性别，排除葡萄糖耐量异常者的单纯TB患者作为研究对象，共71例。(3)DM组：按照1∶1的匹配原则，选择同期诊断、年龄相差5岁以内、相同性别并排除TB患病史的糖尿病患者作为研究对象，共71例。(4)健康对照(health control，HC)组：在当地体检中心接受体检的人群中，选取排除TB、DM的健康人群，按照1∶1的匹配原则，年龄相差5岁并且相同性别，共71名。本研究获得复旦大学公共卫生学院伦理学委员会的伦理学批文(IRB: 2012-03-0344)。所有研究对象在调查前均签署书面知情同意书。参与项目的医务人员在参与项目前均接受了复旦大学研究人员的培训，并签署资料保密协议。

2.排除标准：所有研究对象均排除自身免疫性疾病、肝肾疾病、过敏性疾病、恶性肿瘤等。同时，近3个月来患肺炎，或服用特殊药物(如糖皮质激素、利尿剂等)，或抽血当日体温超过38.5 ℃者均不入组。

3.资料收集：采用自行设计的问卷收集研究对象的信息，问卷内容包括调查对象的一般人口学特征，社会、经济学信息，慢性病病史，饮食和运动习惯等。所有的研究对象采集外周静脉血(5 ml)，离心分离血清后，于-20 ℃保存，并在抽取标本3个月内应用双抗体夹心酶联免疫吸附试验(ELISA)测定标本中IFN-γ、IL-10浓度。试剂采用上海西塘公司人IFN-γ和IL-10的ELISA试剂盒(批号分别为201502141和201503061)。

结 果

1.一般情况：DM-TB组、TB组、DM组、HC组平均年龄分别(57.45±13.54)岁、(56.97±13.87)岁、(57.63±11.53)岁和(57.41±13.36)岁。DM-TB组、TB组、DM组、HC组中吸烟者的构成比分别为59.2%(42/71)、54.9%(39/71)、35.2%(25/71)和49.3%(35/71)，各组间差异未见统计学意义(χ2=4.45，P=0.217)；各组饮酒者的构成比分别为32.4%(23/71)、29.6%(21/71)、29.6%(21/71)和38.0%(27/71)，各组间差异未见统计学意义(χ2=1.29，P=0.732)。

2.各组人群血清IFN-γ和IL-10水平比较：调查对象总体的血清IFN-γ水平中位数为6.84 ng/L，其中DM-TB、TB、DM、HC组的血清IFN-γ水平中位数分别为7.51、8.76、9.15、2.20 ng/L(表1)。数据经对数转换后比较，各组IFN-γ水平差异有统计学意义(F=6.98，P<0.01)；进一步两两比较后发现，DM-TB组明显高于HC组(P=0.002)、TB组明显高于HC组(P<0.01)，而DM-TB组与TB组及DM组(P值分别为1.000、0.837)、TB组与DM组(P=0.327)、DM组与HC组(P=0.187)间差异未见统计学意义。

调查对象总体的血清IL-10水平中位数为7.77 ng/L，其中DM-TB、TB、DM、HC组的血清IL-10水平中位数分别为16.44、14.06、7.55、4.64 ng/L(表1)。数据经对数转换后比较，各组人群血清IL-10水平差异有统计学意义(F=7.96，P<0.01)；进一步两两比较后发现，DM-TB组明显高于DM组(P=0.001)和HC组(P<0.01)，而DM-TB组与TB组(P=0.451)、TB组与DM组和HC组(P值分别为0.159、0.083)、DM组与HC组(P=1.000)间差异未见统计学意义。

为进一步控制潜在的混杂因素，分别以ln (IFN-γ)、ln (IL-10)作为因变量，采用多元线性回归分析DM-TB与TB两组人群血清IFN-γ和IL-10水平的影响因素。结果发现不同年龄、性别、是否吸烟、是否饮酒与血清IFN-γ浓度无关，DM-TB组血清IFN-γ浓度与TB组没有差异(P=0.619)，但明显高于HC组(P=0.001)。同时发现男性患者血清IL-10水平明显高于女性患者(P=0.046)。DM-TB 组与TB组血清IL-10水平差异无统计学意义(P=0.104)，但DM-TB组明显高于DM组(P<0.01)与HC组(P<0.01)，见表2。

讨 论

TB并发DM正逐渐成为一个严重的公共卫生问题[9]。TB的免疫机制十分复杂，目前认为细胞免疫的作用较大，T细胞产生的细胞因子对结核分枝杆菌的控制发挥了巨大的作用[10]。而DM会影响机体免疫系统，DM患者本身处于慢性炎症过程[11]，血糖增高有利于结核分枝杆菌的生长，使巨噬细胞的吞噬功能下降，破坏细胞因子间的平衡，从而增加TB的易感性[12]。IFN-γ是1型辅助性T淋巴细胞(Th1)分泌的细胞因子，是一种促炎因子，主要作用是诱导巨噬细胞、中性粒细胞的激活，清除病原体[13]，而并发DM会降低机体的免疫应答，阻碍T细胞分泌IFN-γ，因此DM-TB患者的血清IFN-γ应处于较低水平[14-15]。IL-10是2型辅助性T淋巴细胞分泌的细胞因子，主要功能是抑制1型辅助性T淋巴细胞产生细胞因子，减轻炎症反应程度，抑制免疫调节[16]，根据既往研究假设，DM-TB患者的IL-10应处于较高水平[15]。

表1 各组研究对象血清中IFN-γ和IL-10水平比较

表2 各组研究对象血清IFN-γ与IL-10水平多因素线性回归

本研究结果显示，DM-TB患者和TB患者的血清IFN-γ水平均明显高于健康人群，提示DM-TB患者与TB患者体内的免疫应答均升高，炎性反应较健康人群严重。单因素与多因素分析均提示DM-TB患者与TB患者的血清IFN-γ水平差异无统计学意义，这与DM能降低机体免疫应答的既往研究假设不相符。可能原因是DM能导致机体的固有免疫应答延迟。曾有动物研究对患有DM的小鼠的肺部引流低剂量的含有致病性结核分枝杆菌的喷雾，发现DM小鼠的引流淋巴结中分泌IFN-γ的T细胞出现了特异性增多，同时在肺部也出现了延迟性的T细胞增多和IFN-γ依赖的刺激性免疫应答[17]。国内综述总结了多个动物实验，发现由于携带结核分枝杆菌的抗原提呈细胞到达肺引流淋巴结时间延长，慢性DM小鼠固有免疫应答延迟，同时高血糖会导致肺泡巨噬细胞吞噬能力下降，也会引起免疫应答的延迟[18]，从而导致机体炎性反应处于较高水平，感染迁延不愈。同时本研究纳入的DM-TB患者及TB患者均为初次诊断的涂阳患者，体内的细菌负载量较高，可能导致IFN-γ水平的增高。有研究表明，DM-TB患者涂阳率明显高于单纯TB患者[19]，也提示DM-TB患者体内细菌荷载量较高。李济金等[20]的研究同样选择了DM-TB、TB、DM和HC组，结果显示DM-TB组血清IFN-γ水平明显高于其他组，与本研究结果相似。

在本研究中，DM-TB患者的血清IL-10水平明显高于DM患者和健康人群，差异有统计学意义。单因素分析及多因素分析均显示DM-TB患者的血清IL-10水平与TB患者无明显差异。李济金等[20]的研究结果显示DM-TB组患者的血清IL-10值明显高于TB、DM和HC组。Kumar等[21]的研究也发现DM-TB组血清IL-10的水平明显高于TB组。本研究中DM-TB患者的血清IL-10水平也高于TB患者，但是差异并没有统计学意义，样本量过少可能为主要原因。本研究结果显示，男性血清IL-10水平明显高于女性，可能提示本研究中男性体内免疫抑制水平更高。

综上所述，DM-TB患者体内的免疫应答情况较TB患者更为复杂，较高的血清IFN-γ可能提示DM-TB患者体内免疫应答延迟。需要进一步研究不同病程DM-TB患者血清IFN-γ水平，探索DM-TB 患者病程中的免疫变化情况。在本次研究中，采用TB患者、DM患者和HC组同时作为对照人群，对血清细胞因子水平在疾病并发的作用进行研究，具有创新性。但是本研究中4个调查地点并发率较低，导致样本量较小，这在一定程度上可能对研究结果的精确性产生影响，还有待进一步大样本的研究对结果进行证明。

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Serumlevelsofinterferon-gammaandinterleukin-10inpatientswithdiabetesmellituscomplicatedwithpulmonarytuberculosis

SHENGYu-chao*,YUANLi,MENGXu,CHENCheng,JIANGWei-li,ZHAOQi.

*SchoolofPublicHealth,FudanUniversity,Shanghai200032,China

Correspondingauthor:ZHAOQi,Email:zhaoqi@shmu.edu.cn

ObjectiveTo compare the serum levels of interferon-gamma (IFN-γ) and interleukin-10 (IL-10) in patients with tuberculosis (TB), tuberculosis with diabetes mellitus (DM-TB), diabetes mellitus (DM) and healthy control (HC) people, and to analyze the role of different cytokines in DM-TB.MethodsA total of 71 DM-TB patients in four counties of Jiangsu and Jiangxi provinces were selected between April 1, 2013 to March 31, 2014. At the same study period, 71 age- and gender-matched smear-positive TB patients, community DM patients and community healthy controls were selected, respectively, according to the ratio of 1∶1∶1.The baseline characteristics of all subjects were collected, and the serum levels of IFN-γ and IL-10 were measured by enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The levels were compared among different subject groups.ResultsThe median (quartile) levels of serum IFN-γ of DM-TB, TB, DM patients and HC were 7.51 (4.64-14.47), 8.76 (4.26-15.03), 9.15 (2.47-13.72), 2.20 (1.62-6.65) ng/L, respectively. The numbers were 2.06±0.91, 2.15±1.13, 1.73±1.35 and 1.26±1.62 after logarithmic conversion. There were significant differences among four groups (F=6.976,P<0.01). The results of multiple comparison post hoc test showed that concentration of IFN-γ was increased in DM-TB and TB patients compared with HC group (P=0.002,P<0.01). The median (quartile) level of serum IL-10 of DM-TB, TB, DM and HC were 16.44 (6.25-33.31), 14.06 (4.73-25.67), 7.55 (2.53-21.25) and4.64 (2.66-7.67) ng/L, respectively. The numbers were 2.67±0.99, 2.20±1.59, 1.63±2.02 and 1.58±0.99 after logarithmic conversion. There were significant difference among groups (F=7.96,P<0.01).The results of multiple comparison post hoc test showed that serum level of IL-10 in DM and HC group were significantly lower than that in the DM-TB group (P=0.001,P<0.01).Multivariate linear regression analysis showed that the serum IFN-γ in patients with DM-TB was significantly higher than that in HC subjects (P=0.001).The level of serum IL-10 in male patients was higher than that in female patients (P=0.046).The level of serum IL-10 in DM-TB group was significantly higher than that in DM group (P<0.001) and HC group (P<0.001).ConclusionThe immune response in DM-TB patients is more complex than that in TB patients. The higher serum levels of IFN-γ may suggest that the immune response is delayed in DM-TB patients.

Tuberculosis; Diabetes mellitus; Interferon-gamma; Interleukin-10

10.3969/j.issn.1000-6621.2017.11.010

国家自然科学基金(81202256)；江西省科技厅对外科技合作计划项目(20141BDH80030)

200032 上海，复旦大学公共卫生学院(盛宇超、袁立、蒋伟利、赵琦)；江西省赣州市疾病预防控制中心结核病防治科(孟旭)；江苏省疾病预防控制中心慢性传染病科(陈诚)

赵琦，Email：zhaoqi@shmu.edu.cn

2017-05-05)

(本文编辑：李敬文)